EP3374796B1 - Optisches system für eine umfelderfassungsvorrichtung - Google Patents

Optisches system für eine umfelderfassungsvorrichtung Download PDF

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EP3374796B1
EP3374796B1 EP16763262.9A EP16763262A EP3374796B1 EP 3374796 B1 EP3374796 B1 EP 3374796B1 EP 16763262 A EP16763262 A EP 16763262A EP 3374796 B1 EP3374796 B1 EP 3374796B1
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EP
European Patent Office
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optical system
light
flow channel
jacket
optical
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Marko Rocznik
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • G01S2007/4977—Means for monitoring or calibrating of sensor obstruction by, e.g. dirt- or ice-coating, e.g. by reflection measurement on front-screen including means to prevent or remove the obstruction

Definitions

  • the present invention relates to an optical system for an environment detecting device. Furthermore, the invention relates to a lidar system with a transmitting unit with such an optical system. Furthermore, the invention relates to a method for protecting a first transparent surface of an optical element of said optical system in front of at least one contaminant object.
  • optical systems for vehicle detectable environment sensing devices are known.
  • Such an optical system is, for example, a camera to be positioned behind a pane of a vehicle. It is also known from the prior art to periodically clean a first transparent surface of an optical element of the corresponding optical system which can be contacted from outside such an optical system. In such a case, some contamination of the first translucent surface is permitted. A periodic cleaning of the first translucent surface is usually carried out by means of a mechanical device, such as a windshield wiper.
  • the cleaning device is designed to directly free a radiation entrance area of the camera, which is designed as a lens surface, from dirt objects.
  • the cleaning device is as a nozzle for applying of the radiation inlet region is formed with a cleaning agent, which is brought to clean the radiation entrance region in front of them.
  • the cleaning agent may be a directed to the lens surface compressed air flow.
  • the fan is intended to provide an air flow and to keep pollution objects away from a lens of the camera by means of the air flow. Furthermore, the fan has fan blades that can completely obscure the lens when the fan is off. Furthermore, a shutter control of the camera with a rotation of the fan is synchronized such that the lens is not covered by one of the fan blades during an exposure time.
  • From the document DE 100 12 004 A1 is a device for keeping clean sensor or camera covers known.
  • the transparent cover is subjected to targeted air flow in such a way that, when the cover moves relative to the surroundings, no ambient air reaches the surface of the cover.
  • the cover is subjected to a transverse air flow whose direction is substantially parallel to the surface of the cover.
  • the transverse air flow is generated by means of at least one nozzle, is supplied from the compressed air, the pressure is constant or variable.
  • an optical sensor which is enclosed by a sheath.
  • the sensor has a translucent surface which is cleaned by means of a stream of compressed air.
  • the sensor is at least partially separated from a wall of the jacket of the compressed air stream.
  • an optical system for an environment detection device designed in particular in the form of a lidar system for acquiring information about at least one object based on emitted and after its reflection at the at least one object received light pulses provided.
  • the optical system comprises an optical element, in particular having a round cross-section, with a first light-permeable surface adjoining a first region of an environment of the optical system.
  • the light pulses can exit the optical system and / or enter the optical system via the first transparent surface.
  • the optical system comprises a flow channel having protection device for protecting the first transparent surface from at least one in the surrounding pollution object.
  • the flow channel can be traversed by a compressed air flow entering via a first open end of the flow channel. Further, the flow channel is formed such that the compressed air stream can escape via a second open end of the flow channel and enter the environment and can flow through the first region of the environment immediately after its exit from the flow channel.
  • the optical system further includes an inner sheath and an outer sheath.
  • the inner shell adjoins an inner volume of a corresponding optical system.
  • the outer jacket at least partially surrounds the inner jacket and is spaced therefrom.
  • the flow channel is bounded by an outer shell facing surface of the inner shell and an inner shell facing surface of the outer shell and includes a space located between the inner and outer shell. In this way, the flow channel can be integrated in a simple manner by using two spaced-apart sheaths in a corresponding optical system.
  • the inner and outer sheath each have two ends, of which preferably one end, most preferably both ends, lie on a respective surface oriented perpendicular to the optical axis.
  • a first end of each sheath is located on a side facing away from the first region of the environment side of the corresponding sheath.
  • a second end of each casing is located on a side of the corresponding casing facing the first region of the environment.
  • the inner shell is closed at its first end and at its second Open end. Further, the outer shell is open at its first and second ends, respectively.
  • the inner shell encloses the optical element at its second end.
  • the first end of the flow channel adjoins the first end of the inner and outer sheath, respectively.
  • the second end of the flow channel adjoins the second end of the inner and outer sheath, respectively.
  • An advantage of the optical system described above is that the compressed air stream can keep the at least one object of contamination permanently and without interruption from the first transparent surface. Consequently, the first translucent surface can not be temporarily soiled or damaged by the at least one object of soiling and thus kept clean continuously.
  • the light pulses required to acquire the information about the at least one object can escape from the optical system and / or enter the optical system without being obstructed by soiling objects.
  • This further enables the environment sensing device to continuously and reliably acquire the information about the at least one object. This is particularly important if the surroundings detection device is to be used in a vehicle and should support a driver assistance function or an autonomous driving of this vehicle.
  • the information about the at least one object may include three-dimensional data about a position and / or movement of the at least one object.
  • the environment detection device may be a lidar system, which is designed, for example, in the form of a three-dimensional camera and / or works based on micro-mirrors.
  • a cross-sectional area of the compressed air flow is limited by a cross-sectional area of the flow channel. Consequently, the compressed air flow can be generated energetically favorable.
  • the flow channel can be integrated into the optical system in a simple and cost-effective manner when the optical system is manufactured.
  • the flow channel is provided such that an end region of the flow channel at the second end of the flow channel does not cover the first light-permeable surface. In this way, the light pulses can escape from the corresponding optical system over the entire first transparent surface and / or enter the corresponding optical element and are not prevented by the flow channel.
  • a cross-sectional area of the optical element oriented perpendicular to an optical axis of the optical element and a flow velocity of the compressed-air flow emerging from the flow channel form an acute angle.
  • the second preferred development can be combined with the first preferred development and / or its embodiments.
  • the inner and outer sheath along an optical axis of the optical element each have a curved to an exterior of the optical system course.
  • the inner and outer shells are each substantially rotationally symmetrical, preferably spherical, formed about the optical axis of the optical element.
  • the first end of the outer sheath is connected to a arranged in the optical system and in particular in the form of a hose connection formed connection for a compressed air source.
  • the hose connector preferably comprises ribs for fastening a hose.
  • the optical element is in the form of a lens or disk.
  • the fifth preferred embodiment may be with one or more of the previously described preferred developments and / or their embodiments are combined.
  • a previously described optical system comprises a control unit.
  • the control unit is configured to set a flow speed of the compressed air flow in dependence on a speed of the surroundings detection device.
  • the control unit is designed to recognize a condition of the at least one contamination object based on an evaluation of the information about the at least one object and to adjust the flow velocity of the compressed air flow as a function of the recognized nature of the at least one contamination object.
  • the at least one object comprises the at least one polluting object.
  • the speed of the surroundings sensing device coincides with a speed of the vehicle.
  • the information about the at least one object also contains information about the at least one contamination object. Consequently, by means of the control unit based on the evaluation of the information about the at least one object, the nature of the at least one contaminant object can be detected. This means that when the surroundings detection device is used with a previously described optical system in a vehicle, it can be detected by means of the control unit whether the at least one soiling object occurring in particular during a drive contains, for example, raindrops and / or insects and / or stones.
  • a pressure of the Compressed air flow and thus a flow rate of the compressed air flow can be adjusted so that no approaching raindrop on the first translucent surface. It can also be set by means of the control unit during a journey in which approaching insects or stones are detected, for example, a maximum pressure of the compressed air flow and consequently a maximum flow velocity of the compressed air flow, so that no approaching insect and / or approaching stone on the first translucent surface hits.
  • the pressure of the compressed air flow can be adjusted preferably by regulating an amount of air entering the flow channel per unit of time.
  • a previously described optical system comprises a reflector.
  • the reflector is arranged in an inner volume of the corresponding optical system such that the light pulses emitted by means of a light transmitter arranged outside this optical system strike the reflector. These light pulses, after their reflection at the reflector, also emerge from the corresponding optical system via the first light-transmissive surface.
  • the reflector is arranged in an inner volume of the corresponding optical system such that the light pulses to be received impinge on the reflector after their entry into this optical system via the first light-transmissive surface. These light pulses, after being reflected on the reflector, also impinge on a photosensitive surface of a light receiver arranged outside the corresponding optical system.
  • the seventh preferred development can be combined with one or more of the previously described preferred developments and / or their embodiments.
  • a previously described optical system comprises a light transmitter and / or a light receiver.
  • the light emitter is arranged within an inner volume of the corresponding optical element such that the light pulses emitted by the light emitter exit from this optical system via the first transparent surface.
  • the light receiver is arranged in such a way in the inner volume of the corresponding optical system, that to be received by the light receiver Light pulses after their on the first translucent surface occurred entering this optical system impinge on a photosensitive surface of the light receiver.
  • the flow channel is preferably guided curved around the inner volume of the corresponding optical system.
  • a previously described optical system may be housed in a radiator grille of the vehicle so that compressed air coming from a vehicle engine powered air source may flow the flow channel and thus generate the compressed air flow.
  • a further aspect of the invention relates to a lidar system for acquiring information about at least one object based on emitted and after its reflection at the at least one object received light pulses.
  • the lidar system comprises a transmitting unit with a light transmitter and a receiving unit with a light receiver.
  • the transmitting unit is designed to emit the light pulses in the form of laser pulses by means of the light transmitter.
  • the receiving unit is configured to receive by means of the light receiver the laser pulses emitted by the transmitting unit after their reflection at the at least one object.
  • An optical system of the lidar system is formed in the same manner in which a previously described optical system is formed. In this case, the laser pulses emitted by the light transmitter exit the optical system via its first transparent surface.
  • the means of the light receiver to be received laser pulses into the optical system via its first transparent surface In connection with a lidar system described above, it should be taken into account that a transmission of the laser pulses made by the transmitting unit is substantially more critical than a reception of the laser pulses by the receiving unit. For this reason, it is advantageous if the transmitting and receiving unit are formed separately from each other and at least the transmitting unit comprises an optical system with a protective device described above. For the same reason, furthermore, the receiving unit formed separately from the transmitting unit may also comprise an optical system without a protective device as described above.
  • Another aspect of the invention relates to a method of protecting a first transparent surface of an optical element of an optical system described above from at least one contaminant object located in an environment of the optical system.
  • the method comprises a step of flowing the flow channel with the compressed air flow.
  • the method preferably further comprises a step of adjusting the flow rate of the compressed air flow in dependence on the speed of the device and / or the nature of the at least one contaminant object.
  • FIG. 1 shows an optical system 10 formed according to a first embodiment of the invention, which can be installed in a transmitting unit 20 of a first lidar system.
  • the first lidar system is designed to record information about at least one object located in an environment of the first lidar system on the basis of emitted and after its reflection at the at least one object received light pulses.
  • the optical system 10 comprises an optical element 30 formed, for example, in the form of a condenser lens, with a first translucent surface 35 which adjoins a first region 40 of an environment of the optical system 10.
  • the optical system 10 further includes an inner shell 50 adjacent to an inner volume of the optical system 10.
  • the optical system 10 also includes an outer shell 55 surrounding and spaced from the inner shell 50.
  • the inner sheath 50 includes two opposite ends. A first end of the inner jacket 50 is located on a side of the inner jacket 50 facing away from the first region 40 of the environment. A second end of the inner jacket 50 is on a side of the inner jacket 50 facing the first region 40 of the environment the inner shell 50 is closed at its first end and open at its second end. Further, the inner shell 50 encloses at its second end the optical element 30. Further, the first end of the inner sheath 50 has an area smaller than an area enclosed by the second end of the inner sheath 50.
  • the outer shell 55 includes two opposite ends, a first end of which is connectable to a port 60 for a source of pressurized air (not shown) disposed in the optical system 10.
  • the first end of the outer jacket 55 is located on a side of the outer jacket 55 remote from the first region 40 of the environment.
  • a second end of the outer jacket 55 is located on a side of the outer jacket 55 facing the first region 40 of the environment the outer sheath 55 open at its first and second ends, respectively.
  • an area enclosed by the first end of the outer shell 55 is smaller than an area enclosed by the second end of the outer shell 55.
  • the first end of the outer shell 55 is located opposite the first end of the inner shell 50 with respect to a flow channel 70 of the optical system 10.
  • the second end of the outer shell 55 is located opposite the second end of the inner shell 50 with respect to the flow channel 70.
  • locking lugs 110 are mounted for attachment of the optical element 10 in a vehicle outer skin.
  • the inner and outer sheaths 50, 55 each have, along an optical axis 37 of the optical element 30, a course curved toward an exterior of the optical system 10.
  • the inner and outer sheaths 50, 55 are each rotationally symmetrical about the optical axis 37 of the optical element 30.
  • the flow channel 70 is bounded by a surface of the inner casing 50 facing the outer casing 55 and a surface of the outer casing 55 facing the inner casing 50, and includes a space located between the inner and outer casings 50, 55. Further, the flow channel 70 includes a first open end that abuts the first end of the inner and outer sheaths 50, 55, respectively. Furthermore, the flow channel 70 includes a second open end that faces the second end of the inner and outer sheaths 50, 55 each adjacent. Via the port 60, a compressed air flow 75 generated by the compressed air source can enter the flow channel 70 via the first end of the outer casing 55 and the first end of the flow channel 70.
  • the compressed air flow 75 which has entered the flow channel 70 then flows through the flow channel 70 and exits the flow channel 70 via the second end of the flow channel 70 and into the surroundings of the optical system 10.
  • the inner casing 50 flows around the compressed air flow 75 during a flow through the flow channel 70.
  • the flow channel 70 is formed such that the compressed air stream 75 flows through the first region 40 of the environment immediately after it exits the flow channel 70.
  • a cross-sectional area 36 of the optical element 30 and a flow velocity of the compressed air flow 75 emerging from the flow channel 70 form an acute angle.
  • the cross-sectional area 36 of the optical element 30 extends perpendicular to the optical axis 37 of the optical element 30. This ensures that the compressed-air flow 75 flows through the first area 40 of the environment immediately after it leaves the flow channel 70.
  • each of the surrounding object 10 located in the vicinity of the optical system and on the first translucent surface 35 zuflägendes fouling object by the compressed air stream 75 of the first transparent surface 35 are kept away. Thereby, the first translucent surface 35 can be kept clean and without interruption.
  • the transmitting unit 20 comprises a light emitter formed in the form of a laser 80 and arranged outside the optical element 10, which is designed to emit the light pulses in the form of laser pulses 100.
  • the emitted laser pulses 100 impinge on a reflector arranged in the optical system 10 and designed in the form of a micromirror 90.
  • the emitted and reflected by the micromirror 90 laser pulses 100 pass through the optical element 30 and the first transparent surface 35th from the optical system 10 from and into the environment of the optical system 10.
  • the emitted laser pulses 100 when exiting the optical system 10 can not be reflected and / or refracted by on the first translucent surface 35 located pollution objects.
  • a transmission of the laser pulses 100 carried out by the transmitting unit 20 can be carried out continuously and reliably.
  • the first lidar system furthermore comprises a receiving unit (not shown), which is designed separately from the transmitting unit, and an evaluation unit (not shown).
  • the laser pulses 100 emerging from the optical system 10 are received after their reflection at the at least one object by means of a light receiver of the receiving unit and evaluated for detecting the information about the at least one object by means of the evaluation unit. Consequently, a continuous and reliable transmission of the laser pulses 100 leads to a very good quality of the acquired information about the at least one object.
  • an optical system of the receiving unit may be formed in the same manner in which a previously described optical system 10 is formed.
  • the light receiver is arranged outside the optical element of the receiving unit.
  • FIG. 2 shows an optical system 11 formed according to a second embodiment of the invention, which can be installed in a transmission unit 21 of a second lidar system.
  • the optical systems 10, 11 according to the first and second embodiments differ only in that in the optical system 11 according to the second embodiment, the laser 80 is disposed in the inner volume of this optical system 11.
  • the transmitting unit 21 of the second lidar system consequently requires no reflector.
  • the transmitting units 20, 21 of the first and the second lidar system have the same functionality.
  • the second lidar system comprises a receiving unit (not shown) and an evaluation unit (not shown).
  • the receiving unit of the second lidar system comprises an optical system and a light receiver.
  • the corresponding light receiver may be arranged in an inner volume of this optical system.
  • the receiving unit of the second lidar system consequently requires no reflector.
  • the optical systems of the transmitting unit 21 and the receiving unit of the second lidar system can otherwise be designed in the same way.
  • the receiving units of the first and the second lidar system have the same functionality.
  • the evaluation units of the first and the second lidar system have the same functionality.
  • FIG. 3 shows a vehicle 150, in the outer skin of the transmitting unit 21 and the receiving unit of the second lidar system are installed side by side. For simplification purposes, the receiving unit and the evaluation unit of the second lidar system were not in the FIG. 3 shown.
  • FIG. 3 shows a control unit 81 of the second lidar system, which is designed to control the laser 80 of the corresponding transmitting unit 21 for emitting the laser pulses 100.
  • the emitted laser pulses 100 are then received after their reflection at the at least one object (not shown) from the light receiver of the receiving unit of the second lidar system.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein optisches System für eine Umfelderfassungsvorrichtung. Ferner betrifft die Erfindung ein Lidar-System mit einer Sendeeinheit mit einem solchen optischen System. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Schützen einer ersten lichtdurchlässigen Fläche eines optischen Elementes eines genannten optischen Systems vor wenigstens einem Verschmutzungsobjekt.
    • Stand der Technik
  • Aus dem Stand der Technik sind optische Systeme für in Fahrzeugen einsetzbare Umfelderfassungsvorrichtungen bekannt. Ein solches optisches System ist beispielsweise eine hinter einer Scheibe eines Fahrzeug zu positionierende Kamera. Aus dem Stand der Technik ist ferner bekannt, eine von außerhalb eines solchen optischen Systems kontaktierbare erste lichtdurchlässige Fläche eines optischen Elements des entsprechenden optischen Systems periodisch zu reinigen. In einem solchen Fall ist eine gewisse Verschmutzung der ersten lichtdurchlässigen Fläche zulässig. Eine periodische Reinigung der ersten lichtdurchlässigen Fläche erfolgt üblicherweise mittels einer mechanischen Vorrichtung, wie zum Beispiel eines Scheibenwischers.
  • Aus dem Dokument DE 10 2005 021 671 A1 ist eine Anordnung mit einer Kamera zum Bereitstellen eines Abbildes einer Umgebung und einer mechanisch wirkenden Reinigungsvorrichtung bekannt. Die Reinigungsvorrichtung ist dazu ausgebildet, einen Strahlungseintrittsbereich der Kamera, der als Objektivoberfläche ausgebildet ist, unmittelbar von Verschmutzungsobjekten zu befreien. Dabei ist die Reinigungsvorrichtung als eine Düse zum Beaufschlagen des Strahlungseintrittsbereichs mit einem Reinigungsmittel ausgebildet, die zum Reinigen des Strahlungseintrittsbereichs vor diesen verbracht wird. Das Reinigungsmittel kann ein auf die Objektivoberfläche gerichteter Druckluftstrom sein.
  • Aus dem Dokument DE 10 2005 021 670 A1 ist eine Anordnung mit einer Kamera zum Bereitstellen eines Abbildes einer Umgebung und einem Ventilator bekannt. Der Ventilator ist dazu vorgesehen, einen Luftstrom bereitzustellen und mittels des Luftstromes Verschmutzungsobjekte von einem Objektiv der Kamera fernzuhalten. Ferner weist der Ventilator Ventilator-Blätter auf, die das Objektiv bei ausgeschaltetem Ventilator vollständig verdecken können. Weiterhin ist eine Verschlusssteuerung der Kamera mit einer Rotation des Ventilators derartig synchronisiert, dass das Objektiv während einer Belichtungszeit nicht von einem der Ventilator-Blätter verdeckt wird.
  • Aus dem Dokument DE 100 12 004 A1 ist eine Einrichtung zum Sauberhalten von Sensor- oder Kamera-Abdeckungen bekannt. Die transparente Abdeckung wird mit gezieltem Luftstrom derart beaufschlagt, dass bei Bewegung der Abdeckung relativ zur Umgebung keine Umgebungsluft die Oberfläche der Abdeckung erreicht. Die Abdeckung wird mit einem Querluftstrom beaufschlagt, dessen Richtung im Wesentlichen parallel zur Oberfläche der Abdeckung ist. Der Querluftstrom wird mittels zumindest einer Düse erzeugt, aus der Druckluft zugeführt wird, deren Druck konstant oder variabel ist.
  • Aus jedem der Dokumente JP H11 33448 A und CN 2 298 172 Y ist ein optischer Sensor bekannt, der von einer Ummantelung umschlossen ist. Der Sensor weist eine lichtdurchlässige Fläche auf, die mittels eines Druckluftstroms gereinigt wird. Dabei ist der Sensor zumindest teilweise von einer Wand der Ummantelung von dem Druckluftstrom getrennt.
    • Offenbarung der Erfindung
  • Erfindungsgemäß wird ein optisches System für eine insbesondere in Form eines Lidar-Systems ausgebildete Umfelderfassungsvorrichtung zum Erfassen von Informationen über wenigstens ein Objekt anhand von ausgesendeten und nach ihrer Reflexion an dem wenigstens einen Objekt empfangenen Lichtpulsen bereitgestellt. Dabei umfasst das optische System ein insbesondere einen runden Querschnitt aufweisendes optisches Element mit einer an einen ersten Bereich einer Umgebung des optischen Systems angrenzenden ersten lichtdurchlässigen Fläche. Über die erste lichtdurchlässige Fläche können die Lichtpulse aus dem optischen System austreten und/oder in das optische System eintreten. Das optische System umfasst eine einen Strömungskanal aufweisende Schutzeinrichtung zum Schützen der ersten lichtdurchlässigen Fläche vor wenigstens einem sich in der Umgebung befindlichen Verschmutzungsobjekt. Der Strömungskanal kann von einem über ein erstes offenes Ende des Strömungskanals eintretenden Druckluftstrom durchströmt werden. Ferner ist der Strömungskanal derartig ausgebildet, dass der Druckluftstrom über ein zweites offenes Ende des Strömungskanals austreten und in die Umgebung eintreten kann und unmittelbar nach seinem Austreten aus dem Strömungskanal den ersten Bereich der Umgebung durchströmen kann.
  • Das optische System umfasst ferner eine innere Ummantelung und eine äußere Ummantelung. Die innere Ummantelung grenzt an ein inneres Volumen eines entsprechenden optischen Systems an. Die äußere Ummantelung umgibt die innere Ummantelung zumindest teilweise und ist gegenüber dieser beabstandet angeordnet. Der Strömungskanal ist durch eine der äußeren Ummantelung zugewandte Fläche der inneren Ummantelung und eine der inneren Ummantelung zugewandte Fläche der äußeren Ummantelung begrenzt und umfasst einen sich zwischen der inneren und der äußeren Ummantelung befindlichen Zwischenraum. Auf diese Weise kann der Strömungskanal in einfacher Weise durch Verwenden zweier beabstandet voneinander angeordneten Umhüllungen in ein entsprechendes optisches System integriert werden.
  • Weiterhin weisen die innere und die äußere Ummantelung jeweils zwei Enden auf, von denen bevorzugt ein Ende, äußerst bevorzugt beide Enden, auf einer jeweiligen senkrecht zur optischen Achse orientierten Fläche liegen. Ein erstes Ende jeder Ummantelung befindet sich auf einer dem ersten Bereich der Umgebung abgewandten Seite der entsprechenden Ummantelung. Ein zweites Ende jeder Ummantelung befindet sich auf einer dem ersten Bereich der Umgebung zugewandten Seite der entsprechenden Ummantelung. Dabei ist die innere Ummantelung an ihrem ersten Ende geschlossen und an ihrem zweiten Ende offen. Ferner ist die äußere Ummantelung an ihrem ersten und zweiten Ende jeweils offen. Des Weiteren umschließt die innere Ummantelung an ihrem zweiten Ende das optische Element. Ferner grenzt das erste Ende des Strömungskanals an das erste Ende der inneren und der äußeren Ummantelung jeweils an. Weiterhin grenzt das zweite Ende des Strömungskanals an das zweite Ende der inneren und der äußeren Ummantelung jeweils an.
  • Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
  • Vorteilhaft bei dem zuvor beschriebenen optischen System ist, dass der Druckluftstrom das wenigstens eine Verschmutzungsobjekt dauerhaft und ohne Unterbrechung von der ersten lichtdurchlässigen Fläche fernhalten kann. Die erste lichtdurchlässige Fläche kann folglich auch nicht zeitweise durch das wenigstens eine Verschmutzungsobjekt verschmutzt oder beschädigt werden und wird somit kontinuierlich sauber gehalten. Dadurch wird ermöglicht, dass, wenn das optische System in der Umfelderfassungsvorrichtung eingesetzt ist, die zum Erfassen der Informationen über das wenigstens eine Objekt benötigten Lichtpulse ohne Verhinderung durch Verschmutzungsobjekte aus dem optischen System austreten und/oder in das optische System eintreten können. Dadurch wird ferner ermöglicht, dass die Umfelderfassungsvorrichtung kontinuierlich und zuverlässig die Informationen über das wenigstens eine Objekt erfassen kann. Dies ist insbesondere dann wichtig, wenn die Umfelderfassungsvorrichtung in einem Fahrzeug einzusetzen ist und eine Fahrerassistenzfunktion oder ein autonomes Fahren dieses Fahrzeugs unterstützen soll. Hierbei zu berücksichtigen ist, dass bei einer solchen in einem Fahrzeug einzusetzenden Umfelderfassungsvorrichtung eine Verschmutzung der ersten lichtdurchlässigen Fläche auch nicht zeitweise zulässig ist. Bei einer solchen in einem Fahrzeug einzusetzenden Umfelderfassungsvorrichtung können die Informationen über das wenigstens eine Objekt dreidimensionale Daten über eine Position und/oder Bewegung des wenigstens einen Objektes umfassen. Die Umfelderfassungsvorrichtung kann ein Lidar-System sein, welches beispielsweise in Form einer dreidimensionalen Kamera ausgebildet ist und/oder mikrospiegelbasiert funktioniert.
  • Weiterhin vorteilhaft bei dem zuvor beschriebenen optischen System ist, dass eine Querschnittfläche des Druckluftstroms durch eine Querschnittfläche des Strömungskanals begrenzt ist. Folglich kann der Druckluftstrom energetisch günstig erzeugt werden.
  • Vorteilhaft bei dem zuvor beschriebenen optischen System ist es auch, dass der Strömungskanal bei einer Herstellung des optischen Systems in das optische System in einfacher und kostengünstiger Weise integriert werden kann.
  • Gemäß einer ersten bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist der Strömungskanal derartig vorgesehen, dass ein Endbereich des Strömungskanals am zweiten Ende des Strömungskanals, die erste lichtdurchlässige Fläche nicht abdeckt. Auf diese Weise können die Lichtpulse über die gesamte erste lichtdurchlässige Fläche aus dem entsprechenden optischen System austreten und/oder in das entsprechende optische Element eintreten und werden nicht durch den Strömungskanal verhindert.
  • Gemäß einer zweiten bevorzugten Weiterbildung der Erfindung bilden eine senkrecht zu einer optischen Achse des optischen Elements orientierte Querschnittfläche des optischen Elements und eine Strömungsgeschwindigkeit des aus dem Strömungskanal austretenden Druckluftstroms einen spitzen Winkel. Die zweite bevorzugte Weiterbildung kann mit der ersten bevorzugten Weiterbildung und/oder deren Ausgestaltungen kombiniert werden.
  • Gemäß einer dritten bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weisen die innere und die äußeren Ummantelung entlang einer optischen Achse des optischen Elements jeweils einen zu einem Äußeren des optischen Systems hin gekrümmten Verlauf auf. Bevorzugt sind die innere und die äußere Ummantelung im Wesentlichen jeweils rotationssymmetrisch, bevorzugt kugelförmig, um die optische Achse des optischen Elements ausgebildet. Die dritte bevorzugte Weiterbildung kann mit einer oder mehreren der zuvor beschriebenen bevorzugten Weiterbildungen und/oder deren Ausgestaltungen kombiniert werden.
  • Gemäß einer vierten bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist das erste Ende der äußeren Ummantelung mit einem in dem optischen System angeordneten und insbesondere in Form eines Schlauchstutzens ausgebildeten Anschluss für eine Druckluftquelle verbunden. Bevorzugt umfasst der Schlauchstutzen Rippen zur Befestigung eines Schlauches. Die vierte bevorzugte Weiterbildung kann mit einer oder mehreren der zuvor beschriebenen bevorzugten Weiterbildungen und/oder deren Ausgestaltungen kombiniert werden.
  • Gemäß einer fünften bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist das optische Element in Form einer Linse oder Scheibe ausgebildet. Die fünfte bevorzugte Weiterbildung kann mit einer oder mehreren der zuvor beschriebenen bevorzugten Weiterbildungen und/oder deren Ausgestaltungen kombiniert werden.
  • Gemäß einer sechsten bevorzugten Weiterbildung der Erfindung umfasst ein zuvor beschriebenes optisches System eine Steuereinheit. Die Steuereinheit ist dazu ausgebildet, eine Strömungsgeschwindigkeit des Druckluftstroms in Abhängigkeit von einer Geschwindigkeit der Umfelderfassungsvorrichtung einzustellen. Alternativ oder zusätzlich ist die Steuereinheit dazu ausgebildet, anhand einer Auswertung der Informationen über das wenigstens eine Objekt eine Beschaffenheit des wenigstens einen Verschmutzungsobjekts zu erkennen und die Strömungsgeschwindigkeit des Druckluftstroms in Abhängigkeit der erkannten Beschaffenheit des wenigstens einen Verschmutzungsobjektes einzustellen. Dabei umfasst das wenigstens eine Objekt das wenigstens eine Verschmutzungsobjekt. Die sechste bevorzugte Weiterbildung kann mit einer oder mehreren der zuvor beschriebenen bevorzugten Weiterbildungen und/oder deren Ausgestaltungen kombiniert werden.
  • In Zusammenhang mit der sechsten bevorzugten Weiterbildung ist zu berücksichtigen, dass, wenn die Umfelderfassungsvorrichtung mit einem zuvor beschriebenen optischen System in einem Fahrzeug eingesetzt ist, die Geschwindigkeit der Umfelderfassungsvorrichtung mit einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs übereinstimmt.
  • In Zusammenhang mit der sechsten bevorzugten Weiterbildung ist ferner zu berücksichtigen, dass, wenn das wenigstens eine Objekt das wenigstens eine Verschmutzungsobjekt umfasst, die Informationen über das wenigstens eine Objekt auch Informationen über das wenigstens eine Verschmutzungsobjekt enthalten. Folglich kann mittels der Steuereinheit anhand der Auswertung der Informationen über das wenigstens eine Objekt die Beschaffenheit des wenigstens einen Verschmutzungsobjektes erkannt werden. Das bedeutet, dass, wenn die Umfelderfassungsvorrichtung mit einem zuvor beschriebenen optischen Systems in einem Fahrzeug eingesetzt ist, mittels der Steuereinheit erkannt werden kann, ob das insbesondere während einer Fahrt vorkommende wenigstens eine Verschmutzungsobjekt beispielsweise Regentropfen und/oder Insekten und/oder Steine enthält. Dabei kann mittels der Steuereinheit während einer beim Regen stattfindenden Fahrt beispielsweise ein Druck des Druckluftstromes und folglich eine Strömungsgeschwindigkeit des Druckluftstromes eingestellt werden, so dass kein anfliegender Regentropfen auf die erste lichtdurchlässige Fläche kommt. Dabei kann ferner mittels der Steuereinheit während einer Fahrt, bei dem anfliegende Insekten oder Steine erkannt werden, beispielsweise ein maximaler Druck des Druckluftstromes und folglich eine maximale Strömungsgeschwindigkeit des Druckluftstromes eingestellt werden, so dass kein anfliegendes Insekt und/oder anfliegender Stein auf die erste lichtdurchlässige Fläche aufschlägt. Hierbei kann mittels der Steuereinheit den Druck des Druckluftstroms bevorzugt durch Regeln einer in den Strömungskanal pro Zeiteinheit eintretenden Luftmenge eingestellt werden.
  • Gemäß einer siebten bevorzugten Weiterbildung der Erfindung umfasst ein zuvor beschriebenes optisches System einen Reflektor. Dabei ist der Reflektor derartig in einem inneren Volumen des entsprechenden optischen Systems angeordnet, dass die mittels eines außerhalb dieses optischen Systems angeordneten Lichtsenders ausgesendeten Lichtpulse auf den Reflektor auftreffen. Diese Lichtpulse treten nach ihrer Reflektion an dem Reflektor ferner aus dem entsprechenden optischen System über die erste lichtdurchlässige Fläche aus. Alternativ oder zusätzlich ist der Reflektor derartig in einem inneren Volumen des entsprechenden optischen Systems angeordnet, dass die zu empfangenden Lichtpulse nach ihrem über die erste lichtdurchlässige Fläche erfolgten Eintreten in dieses optische System auf den Reflektor auftreffen. Diese Lichtpulse treffen nach ihrer Reflektion an dem Reflektor ferner auf eine lichtempfindliche Fläche eines außerhalb des entsprechenden optischen Systems angeordneten Lichtempfängers auf. Die siebte bevorzugte Weiterbildung kann mit einer oder mehreren der zuvor beschriebenen bevorzugten Weiterbildungen und/oder deren Ausgestaltungen kombiniert werden.
  • Gemäß einer achten bevorzugten Weiterbildung der Erfindung umfasst ein zuvor beschriebenes optisches System einen Lichtsender und/oder einen Lichtempfänger. Dabei ist der Lichtsender derartig innerhalb eines inneren Volumens des entsprechenden optischen Elements angeordnet, dass die von dem Lichtsender ausgesendeten Lichtpulse aus diesem optischen System über die erste lichtdurchlässige Fläche austreten. Alternativ oder zusätzlich ist der Lichtempfänger derartig in dem inneren Volumen des entsprechenden optischen Systems angeordnet, dass die von dem Lichtempfänger zu empfangenden Lichtpulse nach ihrem über die erste lichtdurchlässige Fläche erfolgten Eintreten in dieses optische System auf eine lichtempfindliche Fläche des Lichtempfängers auftreffen. Die achte bevorzugte Weiterbildung kann mit einer oder mehreren der zuvor beschriebenen bevorzugten Weiterbildungen und/oder deren Ausgestaltungen kombiniert werden.
  • Um bei einem zuvor beschriebenen System den Strömungskanal an einer in dem inneren Volumen des entsprechenden optischen Systems anzuordnenden Optik vorbei lenken zu können, wird der Strömungskanal bevorzugt gekrümmt um das innere Volumen des entsprechenden optischen Systems geführt.
  • Wenn die Umfelderfassungsvorrichtung in einem Fahrzeug einzusetzen ist, kann ein zuvor beschriebenes optisches System in einem Kühlergrill des Fahrzeugs untergebracht werden, so dass Druckluft, die von einer mittels eines Fahrzeugmotors betriebenen Druckluftquelle des Fahrzeugs kommt, den Strömungskanal beströmen und somit den Druckluftstrom erzeugen kann.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Lidar-System zum Erfassen von Informationen über wenigstens ein Objekt anhand von ausgesendeten und nach ihrer Reflexion an dem wenigstens einen Objekt empfangenen Lichtpulsen. Dabei umfasst das Lidar-System eine Sendeeinheit mit einem Lichtsender und eine Empfangseinheit mit einem Lichtempfänger. Die Sendeeinheit ist dazu ausgebildet, mittels des Lichtsenders die Lichtpulse in Form von Laserpulsen auszusenden. Die Empfangseinheit ist dazu ausgebildet, mittels des Lichtempfängers die von der Sendeeinheit ausgesendeten Laserpulse nach ihrer Reflektion an dem wenigstens einen Objekt zu empfangen. Ein optisches System des Lidar-Systems ist in gleicher Weise ausgebildet, in der ein zuvor beschriebenes optisches System ausgebildet ist. Dabei treten die mittels des Lichtsenders ausgesendeten Laserpulse aus dem optischen System über seine erste lichtdurchlässige Fläche aus. Alternativ oder zusätzlich treten die mittels des Lichtempfängers zu empfangenden Laserpulse in das optische System über seine erste lichtdurchlässige Fläche ein.
    In Zusammenhang mit einem zuvor beschriebenen Lidar-System ist zu berücksichtigen, dass ein durch die Sendeeinheit vorgenommenes Aussenden der Laserpulse wesentlich kritischer als ein durch die Empfangseinheit vorgenommenes Empfangen der Laserpulse ist. Aus diesem Grund ist es vorteilhaft, wenn die Sende- und Empfangseinheit getrennt voneinander ausgebildet sind und zumindest die Sendeeinheit ein optisches System mit einer zuvor beschriebenen Schutzeinrichtung umfasst. Aus demselben Grund kann ferner die getrennt von der Sendeeinheit ausgebildete Empfangseinheit auch ein optisches System ohne eine zuvor beschriebene Schutzeinrichtung umfassen.
  • Ein anderer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schützen einer ersten lichtdurchlässige Fläche eines optischen Elements eines weiter oben beschriebenen optischen Systems vor wenigstens einem sich in einer Umgebung des optischen Systems befindlichen Verschmutzungsobjekt. Das Verfahren umfasst einen Schritt eines Beströmens des Strömungskanals mit dem Druckluftstrom. Das Verfahren umfasst ferner bevorzugt einen Schritt eines Einstellens der Strömungsgeschwindigkeit des Druckluftstromes in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit der Vorrichtung und/oder der Beschaffenheit des wenigstens einen Verschmutzungsobjekts.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnung
  • Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen im Detail beschrieben. Für gleiche Komponenten werden gleiche Bezugszeichen verwendet. Jede Komponente wird einmalig eingeführt und bei Wiederholung jeweils als schon bekannt behandelt, unabhängig davon, auf welche Zeichnung oder auf welches Ausführungsbeispiel sich ein jeweils entsprechender Beschreibungsteil, in dem die entsprechende Komponente wiederholt vorkommt, bezieht. In den Zeichnungen ist:
    • Figur 1
    ein gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ausgebildetes optisches System, das in einer Sendeeinheit eines ersten Lidar-Systems eingebaut werden kann,
    Figur 2
    ein gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ausgebildetes optisches System, das in einer Sendeeinheit eines zweiten Lidar-Systems eingebaut werden kann, und
    Figur 3
    ein Fahrzeug, in dessen Außenhaut die Sende- und eine Empfangseinheit des zweiten Lidar-Systems eingebaut sind.
    Ausführungsform der Erfindung
  • Figur 1 zeigt ein gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ausgebildetes optisches System 10, das in einer Sendeeinheit 20 eines ersten Lidar-Systems eingebaut werden kann. Dabei ist das erste Lidar-System dazu ausgebildet, Informationen über wenigstens ein sich in einem Umfeld des ersten Lidar-Systems befindlichen Objekt anhand von ausgesendeten und nach ihrer Reflexion an dem wenigstens einen Objekt empfangenen Lichtpulsen zu erfassen.
  • Das optische System 10 umfasst ein beispielsweise in Form einer Sammellinse ausgebildetes optisches Element 30 mit einer ersten lichtdurchlässigen Fläche 35, die an einen ersten Bereich 40 einer Umgebung des optischen Systems 10 angrenzt. Das optische System 10 umfasst ferner eine an ein inneres Volumen des optischen Systems 10 angrenzende innere Ummantelung 50. Das optische System 10 umfasst auch eine die innere Ummantelung 50 umgebende und gegenüber dieser beabstandet angeordnete äußere Ummantelung 55.
  • Die innere Ummantelung 50 umfasst zwei gegenüberliegende Enden. Ein erstes Ende der inneren Ummantelung 50 befindet sich auf einer dem ersten Bereich 40 der Umgebung abgewandten Seite der inneren Ummantelung 50. Ein zweites Ende der inneren Ummantelung 50 befindet sich auf einer dem ersten Bereich 40 der Umgebung zugewandten Seite der inneren Ummantelung 50. Dabei ist die innere Ummantelung 50 an ihrem ersten Ende geschlossen und an ihrem zweiten Ende offen. Ferner umschließt die innere Ummantelung 50 an ihrem zweiten Ende das optische Element 30. Weiterhin weist das erste Ende der inneren Ummantelung 50 eine Fläche auf, die kleiner als eine von dem zweiten Ende der inneren Ummantelung 50 umschlossene Fläche ist.
    Die äußere Ummantelung 55 umfasst zwei gegenüberliegende Enden, von denen ein erstes Ende mit einem in dem optischen System 10 angeordneten Anschluss 60 für eine Druckluftquelle (nicht dargestellt) verbindbar ist. Das erste Ende der äußeren Ummantelung 55 befindet sich auf einer dem ersten Bereich 40 der Umgebung abgewandten Seite der äußeren Ummantelung 55. Ein zweites Ende der äußeren Ummantelung 55 befindet sich auf einer dem ersten Bereich 40 der Umgebung zugewandten Seite der äußeren Ummantelung 55. Dabei ist die äußere Ummantelung 55 an ihrem ersten und zweiten Ende jeweils offen. Ferner ist eine von dem ersten Ende der äußeren Ummantelung 55 umschlossene Fläche kleiner als eine von dem zweiten Ende der äußeren Ummantelung 55 umschlossene Fläche. Ferner liegt das erste Ende der äußeren Ummantelung 55 bezüglich eines Strömungskanals 70 des optischen Systems 10 unmittelbar gegenüber dem ersten Ende der inneren Ummantelung 50. Weiterhin liegt das zweite Ende der äußeren Ummantelung 55 bezüglich des Strömungskanals 70 unmittelbar gegenüber dem zweiten Ende der inneren Ummantelung 50. Auf einer der inneren Ummantelung 50 abgewandten Fläche der äußeren Ummantelung 55 sind Rastnasen 110 zur Befestigung des optischen Elements 10 in einer Fahrzeugaußenhaut angebracht.
  • Die innere und die äußeren Ummantelung 50, 55 weisen entlang einer optischen Achse 37 des optischen Elements 30 jeweils einen zu einem Äußeren des optischen Systems 10 hin gekrümmten Verlauf auf. Dabei sind die innere und die äußere Ummantelung 50, 55 jeweils rotationssymmetrisch um die optische Achse 37 des optischen Elements 30 ausgebildet.
  • Der Strömungskanal 70 ist durch eine der äußeren Ummantelung 55 zugewandte Fläche der inneren Ummantelung 50 und eine der inneren Ummantelung 50 zugewandte Fläche der äußeren Ummantelung 55 begrenzt und umfasst einen sich zwischen der inneren und der äußeren Ummantelung 50, 55 befindlichen Zwischenraum. Ferner umfasst der Strömungskanal 70 ein erstes offenes Ende, das an das erste Ende der inneren und der äußeren Ummantelung 50, 55 jeweils angrenzt. Weiterhin umfasst der Strömungskanal 70 ein zweites offenes Ende, das an das zweite Ende der inneren und der äußeren Ummantelung 50, 55 jeweils angrenzt. Über den Anschluss 60 kann ein von der Druckluftquelle erzeugter Druckluftstrom 75 über das erste Ende der äußeren Ummantelung 55 und das erste Ende des Strömungskanals 70 in den Strömungskanal 70 eintreten. Der in den Strömungskanal 70 eingetretene Druckluftstrom 75 durchströmt anschließend den Strömungskanal 70 und tritt über das zweite Ende des Strömungskanals 70 aus dem Strömungskanal 70 aus und in die Umgebung des optischen Systems 10 ein. Dabei wird die innere Ummantelung 50 von dem Druckluftstrom 75 während eines Durchströmens des Strömungskanals 70 umströmt.
  • Ferner ist der Strömungskanal 70 derartig ausgebildet, dass der Druckluftstrom 75 unmittelbar nach seinem Austreten aus dem Strömungskanal 70 den ersten Bereich 40 der Umgebung durchströmt. Hierbei zu berücksichtigen ist, dass eine Querschnittfläche 36 des optischen Elements 30 und eine Strömungsgeschwindigkeit des aus dem Strömungskanal 70 austretenden Druckluftstroms 75 einen spitzen Winkel bilden. Dabei erstreckt sich die Querschnittfläche 36 des optischen Elements 30 senkrecht zu der optischen Achse 37 des optischen Elements 30. Dadurch wird gewährleistet, dass der Druckluftstrom 75 unmittelbar nach seinem Austreten aus dem Strömungskanal 70 den ersten Bereich 40 der Umgebung durchströmt.
  • Bei geeigneter Wahl der Strömungsgeschwindigkeit des Druckluftstromes 75 kann ein jedes sich in der Umgebung des optischen Systems 10 befindliches und auf die erste lichtdurchlässige Fläche 35 zufliegendes Verschmutzungsobjekt durch den Druckluftstrom 75 von der ersten lichtdurchlässigen Fläche 35 fern gehalten werden. Dadurch kann die erste lichtdurchlässige Fläche 35 dauerhaft und ohne Unterbrechung sauber gehalten werden.
  • Die Sendeeinheit 20 umfasst einen in Form eines Lasers 80 ausgebildeten und außerhalb des optischen Elements 10 angeordneten Lichtsender, der dazu ausgebildet ist, die Lichtpulse in Form von Laserpulsen 100 auszusenden. Die ausgesendeten Laserpulse 100 treffen auf einen in dem optischen System 10 angeordneten und in Form eines Mikrospiegels 90 ausgebildeten Reflektor auf. Die ausgesendeten und von dem Mikrospiegel 90 reflektierten Laserpulse 100 treten über das optische Element 30 und die erste lichtdurchlässige Fläche 35 aus dem optischen System 10 aus und in die Umgebung des optischen Systems 10 ein.
  • Dadurch, dass die erste lichtdurchlässige Fläche 35 durch den Druckluftstrom 75 dauerhaft sauber gehalten wird, können die ausgesendeten Laserpulse 100 beim Austreten aus dem optischen System 10 nicht durch sich auf der ersten lichtdurchlässigen Fläche 35 befindliche Verschmutzungsobjekte reflektiert und/oder gebrochen werden. Dadurch kann ein durch die Sendeeinheit 20 vorgenommenes Aussenden der Laserpulse 100 kontinuierlich und zuverlässig erfolgen.
  • Das erste Lidar-System umfasst ferner eine gegenüber der Sendeeinheit getrennt ausgebildete Empfangseinheit (nicht dargestellt) und eine Auswerteeinheit (nicht dargestellt). Die aus dem optischen System 10 austretenden Laserpulse 100 werden nach ihrer Reflexion an dem wenigstens einen Objekt mittels eines Lichtempfängers der Empfangseinheit empfangen und zur Erfassung der Informationen über das wenigstens eine Objekt mittels der Auswerteeinheit ausgewertet. Folglich führt ein kontinuierliches und zuverlässiges Aussenden der Laserpulse 100 zu einer sehr guten Qualität der erfassten Informationen über das wenigstens eine Objekt.
  • Zusätzlich kann ein optisches System der Empfangseinheit in gleicher Weise ausgebildet sein, in der ein zuvor beschriebenes optisches System 10 ausgebildet ist. In einem solchen Fall ist der Lichtempfänger außerhalb des optischen Elements der Empfangseinheit angeordnet.
  • Figur 2 zeigt ein gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ausgebildetes optisches System 11, das in einer Sendeeinheit 21 eines zweiten Lidar-Systems eingebaut werden kann. Die optischen Systeme 10, 11 gemäß der ersten und der zweiten Ausführungsform unterscheiden sich nur dadurch, dass bei dem optischen System 11 gemäß der zweiten Ausführungsform der Laser 80 in dem inneren Volumen dieses optischen Systems 11 angeordnet ist. Die Sendeeinheit 21 des zweiten Lidar-Systems benötigt folglich keinen Reflektor. Die Sendeinheiten 20, 21 des ersten und des zweiten Lidar-Systems weisen die gleiche Funktionalität auf.
  • Das zweite Lidar-System umfasst eine Empfangseinheit (nicht dargestellt) und eine Auswerteeinheit (nicht dargestellt). Die Empfangseinheit des zweiten Lidar-Systems umfasst ein optisches System und einen Lichtempfänger. Bei dem zweiten Lidar-System kann der entsprechende Lichtempfänger in einem inneren Volumen dieses optischen Systems angeordnet sein. In einem solchen Fall benötigt die Empfangseinheit des zweiten Lidar-Systems folglich auch keinen Reflektor. Dabei können die optischen Systeme der Sendeeinheit 21 und der Empfangseinheit des zweiten Lidar-Systems ansonsten in gleicher Weise ausgebildet sein. Die Empfangseinheiten des ersten und des zweiten Lidar-Systems weisen die gleiche Funktionalität auf. Ferner weisen auch die Auswerteeinheiten des ersten und des zweiten Lidar-Systems die gleiche Funktionalität auf.
    Figur 3 zeigt ein Fahrzeug 150, in dessen Außenhaut die Sendeeinheit 21 und die Empfangseinheit des zweiten Lidar-Systems nebeneinander eingebaut sind. Zu Vereinfachungszwecken wurden die Empfangseinheit und die Auswerteeinheit des zweiten Lidar-Systems nicht in der Figur 3 dargestellt.
  • Aus der Figur 3 ist ersichtlich, dass die Sendeeinheit 21 des zweiten Lidar-Systems die Laserpulse 100 in eine Fahrtrichtung R1 des Fahrzeuges 150 aussendet. Figur 3 zeigt auch eine Steuereinheit 81 des zweiten Lidar-Systems, die dazu ausgebildet ist, den Laser 80 der entsprechenden Sendeeinheit 21 zum Aussenden der Laserpulse 100 anzusteuern. Die ausgesendeten Laserpulse 100 werden dann nach ihrere Reflexion an dem wenigstens einen Objekt (nicht dargestellt) von dem Lichtempfänger der Empfangseinheit des zweiten Lidar-Systems empfangen.
  • Neben der voranstehenden schriftlichen Offenbarung wird hiermit zur weiteren Offenbarung der Erfindung ergänzend auf die Darstellung in den Figuren 1 bis 3 Bezug genommen.

Claims (11)

  1. Optisches System (10, 11) für eine insbesondere in Form eines Lidar-Systems ausgebildete Umfelderfassungsvorrichtung zum Erfassen von Informationen über wenigstens ein Objekt anhand von ausgesendeten und nach ihrer Reflexion an dem wenigstens einen Objekt empfangenen Lichtpulsen (100), wobei das optische System (10, 11) ein optisches Element (30) mit einer an einen ersten Bereich (40) einer Umgebung des optischen Systems (10,11) angrenzenden ersten lichtdurchlässigen Fläche (35) aufweist, über welche die Lichtpulse (100) aus dem optischen System (10) austreten und/oder in das optische System (10, 11) eintreten können, wobei das optisches System (10, 11) eine einen Strömungskanal (70) aufweisende Schutzeinrichtung zum Schützen der ersten lichtdurchlässigen Fläche (35) vor wenigstens einem sich in der Umgebung befindlichen Verschmutzungsobjekt umfasst, wobei der Strömungskanal (70) von einem über ein erstes offenes Ende des Strömungskanals (70) eintretenden Druckluftstrom (75) durchströmt werden kann und derartig ausgebildet ist, dass der Druckluftstrom (75) über ein zweites offenes Ende des Strömungskanals (70) aus dem Strömungskanal (70) austreten und in die Umgebung eintreten kann und unmittelbar nach seinem Austreten aus dem Strömungskanal (70) den ersten Bereich (40) der Umgebung durchströmen kann,
    gekennzeichnet durch
    eine an ein inneres Volumen des optischen Systems (10,11) angrenzende innere Ummantelung (50) und eine die innere Ummantelung (50) zumindest teilweise umgebende und gegenüber dieser beabstandet angeordnete äußere Ummantelung (55), wobei der Strömungskanal (70) durch eine der äußeren Ummantelung (55) zugewandte Fläche der inneren Ummantelung (50) und eine der inneren Ummantelung (50) zugewandte Fläche der äußeren Ummantelung (55) begrenzt ist und einen sich zwischen der inneren und der äußeren Ummantelung (50, 55) befindlichen Zwischenraum umfasst,
    wobei die innere und die äußere Ummantelung (50, 55) jeweils zwei Enden aufweisen, wobei sich ein erstes Ende jeder Ummantelung (50, 55) auf einer dem ersten Bereich (40) der Umgebung abgewandten Seite der entsprechenden Ummantelung (50, 55) befindet und wobei sich ein zweites Ende jeder Ummantelung (50, 55) auf einer dem ersten Bereich (40) der Umgebung zugewandten Seite der entsprechenden Ummantelung (50, 55) befindet, wobei die innere Ummantelung (50) an ihrem ersten Ende geschlossen und an ihrem zweiten Ende offen ist und die äußere Ummantelung (55) an ihrem ersten und zweiten Ende jeweils offen ist, wobei die innere Ummantelung (50) an ihrem zweiten Ende das optische Element (30) umschließt und wobei das erste Ende des Strömungskanals (70) an das erste Ende der inneren und der äußeren Ummantelung (50, 55) jeweils angrenzt und das zweite Ende des Strömungskanals (70) an das zweite Ende der inneren und der äußeren Ummantelung (50, 55) jeweils angrenzt.
  2. Optisches System (10, 11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal (70) derartig vorgesehen ist, dass ein Endbereich des Strömungskanals (70) am zweiten Ende des Strömungskanals (70) die erste lichtdurchlässige Fläche (35) nicht abdeckt.
  3. Optisches System (10, 11) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Querschnittfläche (36) des optischen Elements (30) und eine Strömungsrichtung des aus dem Strömungskanal (70) austretenden Druckluftstroms (75) einen spitzen Winkel bilden, wobei sich die Querschnittfläche (36) des optischen Elements (30) senkrecht zu einer optischen Achse (37) des optischen Elements (30) erstreckt.
  4. Optisches System (10, 11) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die innere und die äußeren Ummantelung (50, 55) entlang einer optischen Achse (37) des optischen Elements (30) jeweils einen zu einem Äußeren des optischen Systems (10, 11) hin gekrümmten Verlauf aufweisen und jeweils bevorzugt im Wesentlichen rotationssymmetrisch um die optische Achse (37) des optischen Elements (30) ausgebildet sind.
  5. Optisches System (10, 11) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ende der äußeren Ummantelung (55) mit einem in dem optischen System (10, 11) angeordneten Anschluss (60) für eine Druckluftquelle verbunden ist.
  6. Optisches System (10, 11) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element (30) in Form einer Linse oder Scheibe ausgebildet ist.
  7. Optisches System (10, 11) nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Steuereinheit, wobei die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, eine Strömungsgeschwindigkeit des Druckluftstroms (75) in Abhängigkeit von einer Geschwindigkeit der Umfelderfassungsvorrichtung einzustellen und/oder wobei das wenigstens eine Objekt das wenigstens eine Verschmutzungsobjekt umfasst und die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, anhand einer Auswertung der Informationen über das wenigstens eine Objekt eine Beschaffenheit des wenigstens einen Verschmutzungsobjekts zu erkennen und die Strömungsgeschwindigkeit des Druckluftstroms (75) in Abhängigkeit der erkannten Beschaffenheit des wenigstens einen Verschmutzungsobjektes einzustellen.
  8. Optisches System (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Reflektor (90), wobei der Reflektor (90) derartig in einem inneren Volumen des optischen Systems (10) angeordnet ist, dass die mittels eines außerhalb des optischen Systems (10) angeordneten Lichtsenders (80) ausgesendeten Lichtpulse (100) auf den Reflektor (90) auftreffen und nach ihrer Reflektion an dem Reflektor (90) aus dem optischen System (10) über die erste lichtdurchlässige Fläche (35) austreten, und/oder wobei der Reflektor (90) derartig in einem inneren Volumen des optischen Systems (10) angeordnet ist, dass die zu empfangenden Lichtpulse (100) nach ihrem über die erste lichtdurchlässige Fläche (35) erfolgten Eintreten in das optische System (10) auf den Reflektor (90) auftreffen und nach ihrer Reflektion an dem Reflektor (90) auf eine lichtempfindliche Fläche eines außerhalb des optischen Systems (10) angeordneten Lichtempfängers auftreffen.
  9. Optisches System (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch einen Lichtsender (80) und/oder einen Lichtempfänger, wobei der Lichtsender (80) derartig innerhalb eines inneren Volumens des optischen Elements (11) angeordnet ist, dass die von dem Lichtsender (80) ausgesendeten Lichtpulse (100) aus dem optischen System (11) über die erste lichtdurchlässige Fläche (35) austreten, und/oder wobei der Lichtempfänger derartig in dem inneren Volumen des optischen Systems (11) angeordnet ist, dass die von dem Lichtempfänger zu empfangenden Lichtpulse (100) nach ihrem über die erste lichtdurchlässige Fläche (35) erfolgten Eintreten in das optische System (11) auf eine lichtempfindliche Fläche des Lichtempfängers auftreffen.
  10. Lidar-System zum Erfassen von Informationen über wenigstens ein Objekt anhand von ausgesendeten und nach ihrer Reflexion an dem wenigstens einen Objekt empfangenen Lichtpulsen (100), wobei das Lidar-System eine Sendeeinheit (20) mit einem Lichtsender (80) und eine Empfangseinheit mit einem Lichtempfänger umfasst, wobei die Sendeeinheit (20, 21) dazu ausgebildet ist, mittels des Lichtsenders (80) die Lichtpulse (100) in Form von Laserpulsen (100) auszusenden, und die Empfangseinheit dazu ausgebildet ist, mittels des Lichtempfängers die von der Sendeeinheit (20) ausgesendeten Laserpulse (100) nach ihrer Reflektion an dem wenigstens einen Objekt zu empfangen, gekennzeichnet durch ein optisches System (10, 11) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die mittels des Lichtsenders (80) ausgesendeten Laserpulse (100) aus dem optischen System (10, 11) über seine erste lichtdurchlässige Fläche (35) austreten und/oder wobei die mittels des Lichtempfängers zu empfangenden Laserpulse (100) in das optische System (10, 11) über seine erste lichtdurchlässige Fläche (35) eintreten.
  11. Verfahren zum Schützen einer ersten lichtdurchlässige Fläche (35) eines optischen Elements (30) eines optischen Systems (10, 11) vor wenigstens einem sich in einer Umgebung des optischen Systems (10, 11) befindlichen Verschmutzungsobjekt, wobei das optische System (10, 11) für eine Umfelderfassungsvorrichtung zum Erfassen von Informationen über wenigstens ein Objekt anhand von ausgesendeten und nach ihrer Reflexion an dem wenigstens einen Objekt (30) empfangenen Lichtpulsen (100) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System (10, 11) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgebildet ist und das Verfahren folgende Schritte umfasst:
    Beströmen des Strömungskanals (70) mit dem Druckluftstrom (75) und
    bevorzugtes Einstellen der Strömungsgeschwindigkeit des Druckluftstromes (75) in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit der Umfelderfasssungsvorrichtung und/oder der Beschaffenheit des wenigstens einen Verschmutzungsobjekts.
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